Un procedimiento para la preparación de un material de fluoropolímero modificado en forma de polvo,

que comprende las etapas de: formar una suspensión de partículas sólidas del fluoropolímero junto con partículas de carburo de silicio (SiC) como un modificador en un vehículo líquido acuoso; congelar la suspensión acuosa; y posteriormente someter la suspensión acuosa congelada a sublimación, lo que produce partículas secas del fluoropolímero, modificado por la presencia del modificador de SiC, en forma de polvo

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de materiales en polvo de fluoropolímeros.

Los fluoropolímeros son polímeros de cadena larga que comprenden principalmente unidades de repetición lineales etilénicas, en las cuales algunos o todos los átomos de hidrógeno se han reemplazado por flúor. Los ejemplos incluyen poli(tetrafluoroetileno), perfluorometilvinil éter (MFA), fluoroetilenopropileno (FEP), perfluoroalcoxi (PFA), poli(clorotrifluoroetileno) y poli(fluoruro de vinilo). Se encuentran entre los polímeros químicamente más inertes de todos, y se caracterizan por una resistencia inusual a ácidos, bases y disolventes. Tienen propiedades de fricción inusualmente bajas y tienen la capacidad de soportar temperaturas extremas. En consecuencia, los fluoropolímeros se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones en las que es necesaria la resistencia a ambientes extremos. Las aplicaciones actuales incluyen la formación de tuberías y materiales de envasado dentro de las plantas químicas, equipos de semiconductores, piezas de automóviles y revestimientos estructurales.

Existen varias aplicaciones que requieren la forma en polvo del fluoropolímero. El fluoropolímero se puede aplicar a una superficie mediante pulverización electrostática del polvo. Los usos incluirían el revestimiento de utensilios domésticos para la cocina para aumentar las propiedades antiadherentes y la resistencia a la abrasión, y el revestimiento de piezas de automóviles para aumentar la resistencia a la erosión del medio ambiente.

En la actualidad, generalmente se usan dos procedimientos para producir la forma en polvo de un fluoropolímero. Los procedimientos de secado por pulverización comprenden el bombeo de una dispersión acuosa del fluoropolímero alimentado en un sistema de atomización, generalmente ubicado en la parte superior de una cámara de secado. El líquido se atomiza en una corriente de gas caliente para evaporar el agua y producir un polvo seco. Este procedimiento tiene varias limitaciones. El requisito de que la dispersión acuosa sea bombeada dentro del sistema de atomización, limita el uso de este procedimiento a los materiales bombeables, y los aglomerados secados por atomización están estrechamente unidos entre sí y se resisten a la desaglomeración posterior. Además, sólo los materiales no fibrilables se pueden procesar, ya que la atomización puede dar como resultado la fibrilación del fluoropolímero, dando como resultado un material tipo “malvavisco” intratable, que es difícil de manipular.

Un procedimiento alternativo implica la coagulación de las partículas dentro de una dispersión acuosa. La coagulación se facilita mediante el uso de cizalla mecánica elevada, la adición de ácidos o la adición de agentes gelificantes y el tratamiento posterior con un líquido orgánico inmiscible con agua. Las partículas coaguladas se pueden separar del líquido residual mediante filtración, y posteriormente secarse, típicamente usando secadores de bandeja, de banda o de flash. Los gránulos coagulados se endurecen usualmente para facilitar su manipulación. Sin embargo, la formación de aglomerados da como resultado un tamaño de partícula que es demasiado grande para su uso en las técnicas convencionales de aplicación del polvo por pulverización. La trituración, tradicionalmente usada para ajustar la distribución de tamaños de partículas, puede causar fibrilación de las partículas, y producir un material intratable que es difícil de manipular. El material endurecido también produce un aglomerado fuerte que resiste a la desaglomeración posterior.

En estos dos procedimientos, puede ser difícil incorporar un modificador que mejore las características de uso del fluoropolímero.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento para la preparación de un material en polvo de fluoropolímero modificado con características de uso mejoradas.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un procedimiento para la preparación de un material en forma de polvo de fluoropolímero modificado, el cual comprende las etapas de: formar una suspensión de partículas sólidas del fluoropolímero, junto con partículas de carburo de silicio (SiC) como un modificador en un vehículo líquido acuoso; congelar la suspensión acuosa; y posteriormente someter la suspensión acuosa congelada a sublimación, lo que produce partículas secas del fluoropolímero, modificado por la presencia del modificador de SiC, en forma de polvo.

La adición del modificador de SiC al fluoropolímero en el vehículo acuoso permite que las partículas del modificador se dispersen eficazmente entre las partículas del fluoropolímero, impartiendo de este modo características mejoradas de uso al material en polvo terminado, una vez aplicado y curado como película. La trituración o irradiación posteriores del material de fluoropolímero modificado liofilizado también puede mejorar su idoneidad como material de revestimiento en polvo.

Preferentemente, el tamaño de partículas del fluoropolímero está en el intervalo de 30 a 350 nm, preferentemente de 200 a 250 nm, por ejemplo aproximadamente 230 nm. Preferentemente, el modificador de SiC tiene un tamaño de partículas en el intervalo de 40 nm a 50 nm, preferentemente de 1 ºm a 20 ºm, por ejemplo aproximadamente 10 ºm, y está presente en una cantidad de hasta el 2% en peso, preferentemente del 0,1 al 1% en peso, por ejemplo el 0,5% en peso de la mezcla MFA/SiC, expresado en peso en base seca.

El procedimiento es especialmente adecuado para el procesamiento de perfluorometilvinil éter (MFA), fluoroetilenopropileno (FEP), perfluoroalcoxi (PFA).

Preferentemente, el material de fluoropolímero modificado en polvo tiene un tamaño de partículas que es suficientemente pequeño para permitir la aplicación mediante técnicas de pulverización de polvos convencionales. Los aglomerados (con un tamaño de partículas primario de aproximadamente 0,2 ºm) producidos pueden tener un diámetro promedio de 1 a 100 ºm, más preferentemente de 20 a 30 ºm.

Preferentemente, la suspensión de las partículas de fluoropolímero sólido en el vehículo líquido se congela en un congelador a una temperatura inferior a 0°C. Más preferentemente, la suspensión se congela a una temperatura en el intervalo de -60°C a -20°C. Típicamente, la congelación se puede completar entre 6 horas y 24 horas.

Preferentemente, la suspensión de las partículas de fluoropolímero sólido en el vehículo líquido se vierte, recoge o transfiere de otro modo a una bandeja antes de la congelación. Preferentemente, la bandeja que contiene la suspensión de las partículas de fluoropolímero sólido se coloca en el congelador y se congela dentro de la bandeja.

Preferentemente, el vehículo acuoso es agua con o sin tensioactivo y con o sin disolventes de transición (disolvente orgánico utilizado para ayudar a la dispersión/solvatación de las resinas adicionales). Si se usan solventes de transición, éstos deben estar en concentraciones suficientemente bajas y deben tener puntos de fusión suficientemente altos de manera que no se inhiba la congelación.

Preferentemente, la sublimación se lleva a cabo usando presiones inferiores a la atmosférica o un vacío. El uso de una presión reducida causa la sublimación del vehículo desde un estado congelado directamente hasta un estado gaseoso, evitando la transición de sólido a líquido y de líquido a gas. Preferentemente, la presión reducida se crea por medio de una bomba de vacío. Preferentemente, la presión reducida está en el intervalo de 0,01 atm a 0,99 atm, más preferentemente de 0,04 atm a 0,08 atm. Típicamente, la sublimación se puede completar entre 12 horas y 48 horas.

El procedimiento se lleva a cabo preferentemente a una temperatura que, en la práctica, está por debajo de la temperatura de transición vítrea del fluoropolímero. La temperatura de transición vítrea, Tg, de un polímero es la temperatura a la cual éste cambia desde una forma vítrea a una forma gomosa. El valor medido de la Tg dependerá del peso molecular del polímero, su historia térmica y edad, y de la velocidad de calentamiento y enfriamiento. Los valores típicos son para MFA aproximadamente 75°C, para PFA aproximadamente 75°C, para FEP aproximadamente -208°C y para PVDF aproximadamente -45°C.

La temperatura se controla para ayudar al procedimiento de sublimación...

1. Un procedimiento para la preparación de un material de fluoropolímero modificado en forma de polvo, que comprende las etapas de: formar una suspensión de partículas sólidas del fluoropolímero junto con partículas de carburo de silicio (SiC) como un modificador en un vehículo líquido acuoso; congelar la suspensión acuosa; y posteriormente someter la suspensión acuosa congelada a sublimación, lo que produce partículas secas del fluoropolímero, modificado por la presencia del modificador de SiC, en forma de polvo.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el fluoropolímero es perfluorometilvinil éter (MFA).

3. Un procedimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el tamaño de las partículas del fluoropolímero está en el intervalo de 30 a 350 nm.

4. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 3, caracterizado porque el modificador de SiC tiene un tamaño de partículas en el intervalo de hasta 50 ºm.

5. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el SiC está presente en hasta el 2% en peso de la mezcla MFA/SiC, expresado en base al peso seco.

6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sublimación se alcanza por medio de una presión sub-atmosférica.

7. Un procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la presión reducida está en el intervalo de 0,01 a 0,99 atm.

8. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sublimación se lleva a cabo a una temperatura por debajo de la temperatura de transición vítrea del fluoropolímero.

9. Un procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la sublimación se lleva a cabo a temperatura ambiente.

10. Un procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la sublimación se lleva a cabo a una temperatura entre la temperatura ambiente y la temperatura de transición vítrea del fluoropolímero.

11. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la suspensión de las partículas sólidas en el vehículo acuoso se congela a una temperatura en el intervalo de -60ºC a -20ºC.

12. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la suspensión de las partículas sólidas en el vehículo acuoso se congela en bandejas.

13. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las partículas de fluoropolímero modificado se someten a trituración y/o irradiación.

14. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fluoropolímero es fibrilable y/o no bombeable.